الأجهزة الهوائية لأنظمة الميكاترونيك
تتمتع الآلات المحمولة والروبوتات وأنظمة الميكاترونيك المختلفة بالقدرة على تحريك أو تغيير موضع أجزائها بفضل المحركات. يُطلق على اتجاه حركة هذا الجزء أو ذاك من النظام درجة من الحرية ، وكلما زادت درجات الحرية التي يتمتع بها المشغل ، زادت حركة الماكينة أو الروبوت أو المشغل.
اعتمادًا على نوع محرك الأقراص ، يتم تحقيق تنفيذ نوعي إلى حد ما لتفاعل أجزاء الماكينة مع بعضها البعض ، فضلاً عن كفاءة ومرونة تشغيلها. يعد اختيار نوع المشغل مهمة صعبة يتم تحديدها في مرحلة تصميم النظام من قبل المهندسين الآليين والتقنيين.
أحد أنواع محركات الأقراص الشائعة المستخدمة في أنظمة الميكاترونيك — المحرك بالهواء المضغوط... هنا يتم استخدام الغاز كوسيط عمل ، وعادة ما يكون الهواء المضغوط ، حيث تعمل طاقته على تشغيل الآلية. هذا هو السبب في أن المشغلات الهوائية رخيصة وموثوقة وسهلة الإعداد والتشغيل وآمنة من الحرائق.لا توجد تكلفة لشراء والتخلص من سائل العمل (الهواء).
ومع ذلك ، هناك بعض العيوب ، على سبيل المثال ، انخفاض محتمل في ضغط العمل بسبب التسرب بسبب ضعف ضيق الأنابيب ، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة والسرعة ، فضلاً عن التعقيدات في تحديد المواقع. ومع ذلك ، فإن المحركات الهوائية والأسطوانات الهوائية والمحركات الهوائية تستخدم على نطاق واسع اليوم في الروبوتات والآلات المتنقلة.
لنلقِ نظرة على جهاز نموذجي محرك هوائي… محرك هوائي على هذا النحو يشتمل بالضرورة على ضاغط ومحرك هوائي. في هذه المجموعة ، يمكن للنظام تحويل الخصائص الميكانيكية للمحرك وفقًا لمتطلبات الحمل.
المشغلات الهوائية للحركة متعدية الموضعين ، عندما يتم تنفيذ حركة الجسم العامل بين موضعين نهائيين ، بالإضافة إلى وضعيات متعددة ، عندما يتم تنفيذ الحركة في أوضاع مختلفة.
وفقًا لمبدأ التشغيل ، يمكن أن تكون المشغلات الهوائية أحادية المفعول (عندما يوفر الزنبرك عودة إلى موضع البداية) أو مزدوجة المفعول (يتم إنتاج الإرجاع ، مثل حركة العمل ، بواسطة الهواء المضغوط). تنقسم المحركات الخطية الهوائية بشكل أساسي إلى نوعين: المكبس والحجاب الحاجز.
في مشغل المكبس الهوائي ، يتحرك المكبس في الأسطوانة تحت تأثير الهواء المضغوط أو الزنبرك (يتم توفير شوط الإرجاع لمشغل أحادي المفعول بواسطة زنبرك).في مشغل الغشاء الهوائي ، غرفة مقسمة بواسطة الحجاب الحاجز إلى تجويفين بها هواء مضغوط على جانب واحد يضغط على الحجاب الحاجز ، وعلى الجانب الآخر ، يتم توصيل قضيب بالحجاب الحاجز ويتلقى قوة طولية من الحجاب الحاجز. وبالتالي ، يتم استخدام المشغل الهوائي بنجاح في أنظمة التحكم الدورية ، على سبيل المثال في المعالجات ذات الحركة الأفقية للساق.
من الناحية الوظيفية ، يمكن تقسيم المشغل الهوائي إلى أربع وحدات: وحدة تحضير الهواء ، ووحدة توزيع الهواء المضغوط ، ومحرك المشغل ، ونظام نقل الهواء المضغوط إلى المشغلات.
في وحدة تكييف الهواء ، يتم تجفيف الهواء وتنظيفه من الغبار. وفقًا للبرنامج ، تفتح كتلة التوزيع أو تغلق (بمساعدة الصمامات) إمداد الهواء المضغوط بتجويف محركات القيادة.
عادة ما يتم تشغيل الصمامات بواسطة مغناطيس كهربائي أو بالهواء المضغوط أيضًا (إذا كانت البيئة قابلة للانفجار). كتلة المحرك التنفيذية هي في الواقع أسطوانات ذات مكابس تدور أو تتحرك في خط مستقيم - تختلف الأسطوانات الهوائية في الإزاحة والقوى والسرعات المحددة.
لكل محرك دورة عمل خاصة به ، ويتم تحديد تسلسل الدورات بدقة من خلال العملية التكنولوجية ويتحكم فيه البرنامج المقابل أنظمة التحكم في الروبوت… يستخدم نظام نقل الهواء المضغوط إلى أجهزة مختلفة محركات تعمل بالهواء المضغوط بأقسام مختلفة ، وفقًا للمهمة المطروحة.
من حيث المبدأ ، يبدو نقل الطاقة وتحويلها في محرك هوائي مثل هذا.المحرك الرئيسي يقود الضاغط الذي يضغط الهواء. يتم بعد ذلك تغذية الهواء المضغوط من خلال معدات التحكم إلى المحرك الهوائي ، حيث يتم تحويل طاقته إلى طاقة ميكانيكية (حركة المكبس ، قضيب). بعد ذلك ، يتم تفريغ غاز العمل في البيئة ، أي أنه لا يعود إلى الضاغط.
لا يمكن المبالغة في مزايا المحركات الهوائية. بالمقارنة مع السوائل ، يكون الهواء أكثر انضغاطًا وأقل كثافة ولزوجة وأكثر سيولة. تزداد لزوجة الهواء مع زيادة الضغط ودرجة الحرارة.
ولكن نظرًا لأن الهواء يحتوي دائمًا على كمية صغيرة من بخار الماء وليس له خصائص تشحيم ، فهناك خطر حدوث تأثير ضار للتكثيف على أسطح العمل في الغرف. لذلك ، تحتاج محركات الهواء المضغوط إلى تكييف ، أي يتم إعطاؤها هذه الخصائص مسبقًا لإطالة عمر خدمة محرك الأقراص الذي يتم استخدامه كبيئة عمل.